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03 - 多版本并发控制 [设计决策] (卡内基梅隆大学数据库 / 2020年春季)
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原文英文，约14800词，阅读约需54分钟。
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内容提要
多版本并发控制（MVCC）是一种数据库设计方法，允许在同一逻辑对象下维护多个物理版本。每当事务更新对象时，会创建新版本而非覆盖原值。MVCC的优势在于读写操作互不阻塞，支持长时间查询。尽管MVCC并非新概念，但在现代数据库系统中得到广泛应用，设计时需考虑并发控制、版本存储、垃圾回收和索引管理等因素。
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关键要点
- 多版本并发控制（MVCC）是一种数据库设计方法，允许在同一逻辑对象下维护多个物理版本。
- 事务更新对象时，会创建新版本而非覆盖原值，读写操作互不阻塞。
- MVCC的优势包括支持长时间查询和一致的快照读取。
- MVCC的概念可以追溯到1970年代，最早由MIT的Reed提出。
- InnoDB是MVCC的第一个实际实现，至今仍在使用。
- MVCC在现代数据库系统中广泛应用，包括CMU的数据库系统。
- MVCC允许读者读取旧版本而不受写者的阻塞，写冲突遵循“第一个写者胜”的原则。
- MVCC支持时间旅行查询，允许查询旧版本的数据，但可能导致存储空间问题。
- 快照隔离意味着事务只能看到在其开始之前提交的版本，避免了撕裂读取。
- MVCC的快照隔离并不具备可串行化特性，可能会出现写偏差异常。
- 设计现代MVCC系统时需考虑并发控制、版本存储、垃圾回收和索引管理等因素。
- 版本存储机制对系统性能影响显著，常见的存储方式包括附加存储、时间旅行存储和增量存储。
- 增量存储是最优选择，因为它只记录变更而非整个版本，节省存储空间。
- MVCC系统的设计需要平衡计算和存储之间的权衡，以实现高并发和高性能。
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延伸问答
什么是多版本并发控制（MVCC）？
多版本并发控制（MVCC）是一种数据库设计方法，允许在同一逻辑对象下维护多个物理版本，以支持并发读写操作。
MVCC的主要优势是什么？
MVCC的主要优势包括读写操作互不阻塞，支持长时间查询和一致的快照读取。
MVCC如何处理写冲突？
MVCC遵循“第一个写者胜”的原则，允许第一个提交写操作的事务成功，而后续的写操作会被中止。
MVCC支持什么样的查询？
MVCC支持时间旅行查询，允许用户查询旧版本的数据，但可能导致存储空间问题。
MVCC的快照隔离特性是什么？
快照隔离意味着事务只能看到在其开始之前提交的版本，避免了撕裂读取。
设计现代MVCC系统时需要考虑哪些因素？
设计现代MVCC系统时需考虑并发控制、版本存储、垃圾回收和索引管理等因素。
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